一種小型輕量化一體舵機的制作方法
【專利摘要】本實用新型一種小型輕量化一體舵機，涉及無人機控制系統(tǒng)舵機領(lǐng)域；此舵機系統(tǒng)由無刷直流電機、控制電路、減速機構(gòu)和位置傳感器組成。本設(shè)計方案采用齒輪減速機構(gòu)進行傳動，通過巧妙的設(shè)計實現(xiàn)了在高減速比下減速機構(gòu)的小型化，通過采用電路板間柔性連接的方式實現(xiàn)了電路板的多層堆疊從而減小了控制電路所占的體積，采用霍爾式位置傳感器在保證位置精度的前提下實現(xiàn)傳感器的小體積化。通過合理優(yōu)化的裝配設(shè)計最終實現(xiàn)了舵機的小型輕量化，并且將舵機控制系統(tǒng)集成到舵機中，實現(xiàn)了舵機的一體化，更加便于安裝和使用。
【專利說明】
一種小型輕量化一體舵機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于無人機控制系統(tǒng)舵機領(lǐng)域，特別是一種小型輕量化一體舵機。
【背景技術(shù)】
[0002]舵機作為飛行器、導(dǎo)彈以及機器人系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，對整個系統(tǒng)的正常運行起著非常關(guān)鍵的作用。傳統(tǒng)的舵機大多采用諧波齒輪進行減速設(shè)計，此種減速機構(gòu)的舵機大多體積較大，舵機的重量也較大，因此采用舵機控制系統(tǒng)和舵機分離的設(shè)計方案。隨著小型化無人機的發(fā)展，此種結(jié)構(gòu)的舵控系統(tǒng)無法滿足無人機對重量和體積的要求，而航模級別的舵機又無法滿足可靠性和力矩的要求，因此新型輕量化一體舵機具有重要的應(yīng)用前景。此舵機既要實現(xiàn)體積小，重量輕，集成度高，還要滿足無人機飛行過程中對力矩的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種小型輕量化一體舵機，實現(xiàn)舵機的小型輕量化，并且將舵機控制系統(tǒng)集成到舵機中，實現(xiàn)了舵機的一體化，更加便于安裝和使用。
[0004]本實用新型的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0005]—種小型輕量化一體舵機，包括無刷直流電機、齒輪減速機構(gòu)、位置傳感器、控制電路板和舵機殼體;無刷直流電機、齒輪減速機構(gòu)、位置傳感器、控制電路板集成在舵機殼體中；其中無刷直流電機固定在舵機殼體的內(nèi)壁的中部;齒輪減速機構(gòu)固定在舵機殼體內(nèi)部頂端，齒輪減速機構(gòu)與無刷直流電機的輸出軸固定連接;位置傳感器固定在舵機殼體中部，位置傳感器與舵機的輸出軸固定連接;控制電路板固定在舵機殼體內(nèi)部底端，控制電路板通過插線座與位置傳感器和無刷直流電機連接。
[0006]在上述的小型輕量化一體舵機，齒輪減速機構(gòu)包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪、第七齒輪和第八齒輪八個齒輪;其中第一齒輪與第二齒輪嚙合，第二齒輪與第三齒輪同軸固定連接，第三齒輪與第四齒輪嚙合，第四齒輪與第五齒輪同軸固定連接，第五齒輪與第六齒輪嚙合，第六齒輪與第七齒輪同軸固定連接，第七齒輪與第八齒輪嚙合;舵機的輸出軸和第八齒輪為一體化設(shè)計。
[0007]在上述的小型輕量化一體舵機，所述的無刷直流電機輸出軸與齒輪減速機構(gòu)齒輪采用過盈配合連接。
[0008]在上述的小型輕量化一體舵機，齒輪采用錐形設(shè)計，錐度為55-65°。
[0009]在上述的小型輕量化一體舵機，位置傳感器采用霍爾式傳感器，位置傳感器的輸出軸與舵機的輸出軸采用撥叉與凹槽緊配合的方式連接。
[0010]在上述的小型輕量化一體舵機，控制電路板采用三層水平堆疊設(shè)計，相鄰層間通過柔性電路板進行連接，相鄰層間間隔固定，并固定在舵機殼體內(nèi)壁上。
[0011 ]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0012](I)本實用新型采用了無刷直流電機、齒輪減速機構(gòu)、位置傳感器和控制電路板集成在一個舵機殼體中，提高了舵控系統(tǒng)的集成度，實現(xiàn)了舵機的集成化與一體化；
[0013](2)本實用新型中齒輪減速機構(gòu)采用了四級減速齒輪，齒輪傳動采用變模數(shù)設(shè)計，在實現(xiàn)大減速比的情況下保證體積最小，在保證減速器的機械強度的前提下，提高了減速器的空間利用率，實現(xiàn)了減速機構(gòu)的小型化；
[0014](3)本實用新型中位置傳感器采用了霍爾式傳感器，體積小巧，精度較高，通過三個內(nèi)六角螺釘固定于舵機殼體上，其旋轉(zhuǎn)軸與舵機輸出軸共軸，并通過撥叉與凹槽緊配合的方式與舵機輸出軸進行連接，提高了系統(tǒng)精度和抗干擾能力，實現(xiàn)了數(shù)字式位置傳感器在舵機方面的應(yīng)用；
[0015](4)本實用新型控制電路板采用了三層堆疊設(shè)計，相鄰層間通過柔性電路板進行連接，相鄰層間通過螺柱定位固定，并通過螺紋固定于舵機殼體，提高了舵機殼體的空間利用率，比傳統(tǒng)連接方式的可靠性更高，在保證可靠性的前提下實現(xiàn)了舵機的集成化與一體化。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型小型輕量化一體舵機整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型齒輪減速機構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的描述:
[0019]如圖1所示為小型輕量化一體舵機整體結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，包括無刷直流電機
1、齒輪減速機構(gòu)2、位置傳感器3、控制電路板4和舵機殼體13;無刷直流電機1、齒輪減速機構(gòu)2、位置傳感器3、控制電路板4集成在舵機殼體13中；其中無刷直流電機I固定在舵機殼體13的內(nèi)壁的中部;齒輪減速機構(gòu)2固定在舵機殼體13內(nèi)部頂端，齒輪減速機構(gòu)2與無刷直流電機I的輸出軸固定連接;位置傳感器3固定在舵機殼體13中部，位置傳感器3與舵機的輸出軸固定連接;控制電路板4固定在舵機殼體13內(nèi)部底端，控制電路板4通過插線座與位置傳感器3和無刷直流電機I連接。
[0020]位置傳感器3采用霍爾式傳感器，位置傳感器3的輸出軸與舵機的輸出軸采用撥叉與凹槽緊配合的方式連接。
[0021]控制電路板4采用三層水平堆疊設(shè)計，相鄰層間通過柔性電路板進行連接，相鄰層間間隔固定，并固定在舵機殼體13內(nèi)壁上。
[0022]如圖2所示為齒輪減速機構(gòu)示意圖，由圖可知，齒輪減速機構(gòu)2包括第一齒輪5、第二齒輪6、第三齒輪7、第四齒輪8、第五齒輪9、第六齒輪10、第七齒輪11和第八齒輪12八個齒輪;其中第一齒輪5與第二齒輪6嚙合，第二齒輪6與第三齒輪7同軸固定連接，第三齒輪7與第四齒輪8嚙合，第四齒輪8與第五齒輪9同軸固定連接，第五齒輪9與第六齒輪10嚙合，第六齒輪10與第七齒輪11同軸固定連接，第七齒輪11與第八齒輪12嚙合。
[0023]第一齒輪5通過過盈配合的方式與無刷直流電機I輸出軸連接，并驅(qū)動第二齒輪6旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)一級減速;第二齒輪6與第三齒輪7為一體設(shè)計，由第二齒輪6共同驅(qū)動;第三齒輪7驅(qū)動第四齒輪8運動實現(xiàn)二級減速，為了減小體積和便于第一齒輪5和無刷直流電機輸出軸的安裝，第四齒輪8采用錐形設(shè)計，錐度為55-65° ；第四齒輪8和第五齒輪9為一體設(shè)計，第五齒輪9驅(qū)動第六齒輪10運動實現(xiàn)三級減速;第七齒輪11和第六齒輪10為一體設(shè)計，第七齒輪11驅(qū)動第八齒輪12運動實現(xiàn)四級減速;舵機的輸出軸和第八齒輪12為一體化設(shè)計，位置傳感器3通過螺釘固定于殼體上，其旋轉(zhuǎn)軸通過撥叉與舵機輸出齒輪12連接。
[0024]通過對減速機構(gòu)的設(shè)計和對各安裝模塊的優(yōu)化，本實用新型最終實現(xiàn)了舵機的小型輕量化和一體化設(shè)計，整套機械結(jié)構(gòu)簡單，組裝配合方便。
[0025]本實用新型的目的是提供一種小型輕量化一體舵機，此舵機系統(tǒng)由無刷直流電機、控制電路、減速機構(gòu)和位置傳感器組成。本設(shè)計方案采用齒輪減速機構(gòu)進行傳動，此齒輪減速機構(gòu)由四級減速八個齒輪構(gòu)成，齒輪傳動采用變模數(shù)設(shè)計，在實現(xiàn)大減速比的情況下保證體積最小?？刂齐娐钒宀捎萌龑佣询B設(shè)計，相鄰層間通過柔性電路板材進行連接，相鄰層間通過螺柱定位固定，并通過螺釘固定于舵機殼體。位置傳感器采用霍爾式傳感器，體積小巧，精度較高，通過三個內(nèi)六角螺釘固定于舵機殼體上，其旋轉(zhuǎn)軸與舵機輸出軸共軸，并通過撥叉與舵機輸出軸進行連接。采用無刷直流電機，通過六角螺釘固定于殼體上，電機輸出軸通過過盈配合與齒輪減速機構(gòu)連接。通過上述裝配設(shè)計最終實現(xiàn)舵機的小型輕量化，并且將舵機控制系統(tǒng)集成到舵機中，實現(xiàn)了舵機的一體化，更加便于安裝和使用。
[0026]本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種小型輕量化一體舵機，其特征在于:包括無刷直流電機(I)、齒輪減速機構(gòu)(2)、位置傳感器(3)、控制電路板(4)和舵機殼體(13);無刷直流電機(1)、齒輪減速機構(gòu)(2)、位置傳感器(3)、控制電路板(4)集成在舵機殼體(13)中；其中無刷直流電機(I)固定在舵機殼體(I3)的內(nèi)壁的中部;齒輪減速機構(gòu)(2)固定在舵機殼體(I3)內(nèi)部頂端，齒輪減速機構(gòu)(2)與無刷直流電機(I)的輸出軸固定連接;位置傳感器(3)固定在舵機殼體(13)中部，位置傳感器(3)與舵機的輸出軸固定連接;控制電路板(4)固定在舵機殼體(13)內(nèi)部底端，控制電路板(4)通過插線座與位置傳感器(3)和無刷直流電機(I)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型輕量化一體舵機，其特征在于:齒輪減速機構(gòu)(2)包括第一齒輪(5)、第二齒輪(6)、第三齒輪(7)、第四齒輪(8)、第五齒輪(9)、第六齒輪(10)、第七齒輪(11)和第八齒輪(12)八個齒輪;其中第一齒輪(5)與第二齒輪(6)嚙合，第二齒輪(6)與第三齒輪(7)同軸固定連接，第三齒輪(7)與第四齒輪(8)嚙合，第四齒輪(8)與第五齒輪(9)同軸固定連接，第五齒輪(9)與第六齒輪(10)嚙合，第六齒輪(10)與第七齒輪(11)同軸固定連接，第七齒輪(11)與第八齒輪(12)嚙合;舵機的輸出軸和第八齒輪(12)為一體化設(shè)計。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型輕量化一體舵機，其特征在于:所述的無刷直流電機(I)輸出軸與齒輪減速機構(gòu)(2)齒輪(5)采用過盈配合連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型輕量化一體舵機，其特征在于:齒輪(8)采用錐形設(shè)計，錐度為55-65° ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型輕量化一體舵機，其特征在于:位置傳感器(3)采用霍爾式傳感器，位置傳感器(3)的輸出軸與舵機的輸出軸采用撥叉與凹槽緊配合的方式連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型輕量化一體舵機，其特征在于:控制電路板(4)采用三層水平堆疊設(shè)計，相鄰層間通過柔性電路板進行連接，相鄰層間間隔固定，并固定在舵機殼體(13)內(nèi)壁上。
【文檔編號】B64C13/50GK205469784SQ201620087254
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】梁東, 于德洋, 楊濤, 楊金鵬
【申請人】中國航天空氣動力技術(shù)研究院